Capsule portant sur les stratégies formelles et informelles
Pour développer des stratégies expertes
Mettre en oeuvre des stratégies de représentation du problème
Travailler en se collant aux actions posées dans l'histoire à l'aide de matériel concret
Travailler en contexte signifiant en intégrant le calcul et la résolution de problème
Éviter le recherche de mathématisation trop rapide (ex.: phrase mathématique)
"Depuis plus de cinquante ans, un très grand nombre d’auteurs ont tenté de décrire et de schématiser le processus cognitif qui permet de résoudre des problèmes. La description et la schématisation de ce processus constituent une heuristique de résolution de problèmes. À ce sujet, le PFÉQ (2006c, p.19) mentionne que :
La résolution de situations-problèmes, qui constitue l’un des fondements de l’activité mathématique, repose sur une démarche heuristique, c’est-à-dire axée sur l’exploration et la découverte. Elle permet de construire des objets mathématiques, de leur donner du sens, de mobiliser des savoirs connus, de développer des stratégies et de mettre en oeuvre diverses attitudes liées notamment à la confiance en soi et à l’autonomie.
Pour ce faire, l'élève peut dessiner un schéma représentant le problème, écrire sur papier les données qu’il contient ou transposer ces données en notation mathématique. Lors de la deuxième étape, l’élève tente d’établir un lien entre les données du problème et l’inconnu. Pour ce faire, il peut se demander s’il a déjà fait un problème de ce type et si la démarche suivie pourrait être réutilisée. Il peut aussi tenter de reformuler le problème.
Ces étapes permettent à l’élève de bâtir un plan d’action pour obtenir la solution. À la troisième étape, l’élève utilise ses outils mathématiques et résout le problème. Enfin, à la quatrième étape, il vérifie sa solution et l’analyse pour déterminer si elle peut être réinvestie pour d’autres types de problèmes. La schématisation de cette heuristique peut laisser croire à une démarche linéaire, mais Pólya lui-même mentionnait que des allers-retours entre les différentes étapes sont souvent nécessaires."
Pólya (1945) est reconnu comme étant le premier à avoir produit une heuristique de résolution de problèmes qui est présentée dans la figure suivante.
L’heuristique de Pólya (1945) comprend quatre étapes : comprendre le problème, concevoir un plan, mettre le plan à exécution et vérifier l’exactitude de la solution. Lors de la première étape, l’élève essaie de cibler ce qu’il cherche et de déterminer ce qu’il sait à partir des données du problème.
Les heuristiques ne doivent pas être enseignées aux élèves comme des démarches de résolution de problèmes à suivre étape par étape, comme l’indique le Fascicule K (MEQ, 1988, p. 50) :
Obliger les élèves à employer systématiquement de tels modèles [heuristiques] pour résoudre n’importe quel problème ou pour laisser des traces écrites de leur démarche peut mener à des absurdités et à une véritable déformation du sens de l’activité de résolution de problèmes en mathématiques; en effet, le développement de l’habileté à résoudre des problèmes ne saurait se réduire à l’apprentissage d’une technique qu’il suffirait d’appliquer un peu à la manière d’un algorithme. Il s’agit plutôt d’enseigner aux élèves des stratégies cognitives et métacognitives au service de la résolution de problèmes. Cet enseignement des stratégies serait plus avantageux que l’enseignement d’une démarche de résolution.
En mathématiques, une heuristique n’est pas une recette ou une règle fixe qu’on applique mécaniquement. C’est plutôt une manière globale (qui considère l’ensemble de la situation et pas seulement un détail) et intuitive (qui s’appuie sur ce qu’on pressent, ce qu’on imagine ou ce qu’on connaît déjà) d’aborder un problème.
Autrement dit, quand on utilise une heuristique, on s’engage activement dans la tâche en essayant différentes approches possibles :
faire un dessin;
simplifier le problème;
chercher un exemple ou un contre-exemple;
tester une hypothèse;
travailler à rebours;
comparer avec une situation déjà connue.
Bref, les heuristiques en mathématiques sont des stratégies souples qui aident à explorer, comprendre et avancer dans une situation-problème, sans garantir une solution immédiate. Elles permettent d’expérimenter et de mobiliser son intuition.
Pour soutenir les élèves dans cette démarche, il sera judicieux d’encourager l’émergence de discussions qui faciliteront les allers-retours entre l’approche globale et une approche plus analytique. Les outils du CREC permettront de soutenir et de stimuler ces discussions.
Capsule portant sur le démarche CREC
Pour chacun des aspects de la démarche CREC, nous vous proposons un répertoire de questions qui permettent de recentrer l'élève sur la tâche de résolution de problème tout en lui offrant des occasions de verbaliser sa compréhension ou d'identifier des stratégies pertinentes de résolution de problème. Ces incitations sont des questions d'action qui amènent l'élève à interagir avec le problème, avec ses pairs ou avec son enseignant. Les questions sont formulées au "je" afin de favoriser un autoquestionnement lors d'un modelage ou d'une pratique autonome, mais elles peuvent tout aussi bien être formulées à la 2e personne lorsque l'enseignant s'adresse directement à l'élève. Le RIM (2019) relève l’utilité de quatre stratégies d’autorégulation cognitive : la détermination du but, la planification, le contrôle ainsi que la régulation qui permettent de mobiliser ce type de questionnement.
Le guide par onglets CREC. Cet outil peut servir aux élèves afin de leur permettre d'associer des questions d'incitation cognitives et métacognitives aux différentes étapes de la démarche CREC. Une stratégie cognitive devient métacognitive à partir du moment où l’élève prend conscience qu’il l’utilise.
Certains enseignants nous demandent des outils ou des guides de ce type de pictogrammes afin d'aider l'élève à se repérer à l'intérieur d'une démarche. Nous vous présentons ici quelques-uns de ces outils en lien avec la démarche CREC, mais nous faisons toutefois les mises en garde suivantes concernant une utilisation autonome de la part des élèves:
Le recours à une démarche doit soutenir l'élève à résoudre un problème.
Les actions de l'élève doivent porter sur la résolution du problème et sur le recours à des stratégies cognitives et métacognitives, et non sur le respect de la démarche.
On ne peut évaluer les apprentissages de l'élève sur la base du recours ou non à une démarche.
Une démarche n'est pas à apprendre par cœur.
Une attention particulière doit être portée à l’enseignement de stratégies cognitives et métacognitives pour qu’elles outillent les élèves en ce qui a trait à la réflexion et à la façon de s’y prendre pour résoudre le problème, tout en s’assurant qu’ils demeurent centrés sur les enjeux mathématiques. Il ne faut donc pas confondre l’enseignement de stratégies métacognitives au service de la résolution de problèmes et l’enseignement d’une démarche séquentielle à utiliser systématiquement pour tous les problèmes.
Il est démontré qu'un enseignement efficace de la mathématique passe par un engagement cognitif et une participation active de l'élève. La gestion de la classe s'organise autour d'une communauté d'apprenants qui raisonnent et qui communiquent.
Il est donc recommandé d'accompagner l'élève lors d'un processus de résolution de problème afin de l'amener à réfléchir, à justifier en faisant appel à des concepts et processus, à verbaliser sa pensée, à échanger avec ses pairs, à utiliser un vocabulaire approprié, à utiliser des modes de représentations variés, etc. Il serait donc souhaitable d'éviter de laisser l'élève seul face au problème, mais plutôt d'y réfléchir de manière coopérative (en dyade, en petite équipe ou en groupe classe). Il est recommandé d'accompagner l'élève lors de processus de résolution de problème afin qu'il manifeste plus d'autonomie au cours du 3e cycle du primaire.
Une stratégie cognitive devient métacognitive dès que l’élève prend conscience qu’il est en train de l’utiliser. C’est pourquoi on met souvent l’accent sur les stratégies métacognitives : elles incluent les stratégies cognitives, mais ajoutent une dimension de prise de recul. Le PFEQ (MEQ, 2006c) rappelle d’ailleurs que le développement de ces stratégies accompagne directement celui des compétences mathématiques.
Flavell (1976) distingue deux aspects de la métacognition :
Les connaissances sur ses propres façons de penser
– L’élève sait ce qui l’aide ou lui nuit quand il réfléchit.
– Exemple : un élève reconnaît qu’il est à l’aise en calcul mental parce qu’il voit rapidement les liens entre les nombres.
La régulation de sa pensée (autorégulation)
– L’élève est capable de planifier, suivre et ajuster ses démarches quand il résout un problème.
– Autrement dit, il ne fait pas que penser : il réfléchit aussi à sa manière de penser pour atteindre son objectif.
Il cherche à déterminer le but de la tâche :
qu’est-ce que la tâche demande de faire?
quelle est la mission de la tâche?
Il planifie les actions à poser pour atteindre ce but.
Il s’interroge sur la pertinence de ses choix :
est-ce que son raisonnement est approprié en fonction du but à atteindre?
est-ce que les concepts et processus qu’il choisit lui permettront de trouver un résultat approprié en fonction de ce but?
est-ce que ses décisions font sens et tiennent la route?
Il est en mesure de vérifier les actions posées en lien avec le but de la tâche.
Il est en mesure de valider sa démarche :
est-ce qu’il y a des erreurs ou des oublis?
Il est en mesure de valider le résultat obtenu et l’adéquation avec le but poursuivi par la tâche :
est-ce que son résultat est sensé?
est-il complet?
Ces auteurs affirment que quatre stratégies majeures d’autorégulation cognitive sont à développer.
La détermination du but consiste à déterminer ce qui est à faire, le point d’aboutissement, l’état final recherché lors de l’accomplissement d’une tâche. Cette stratégie est fondamentale, car elle servira de point de référence et elle permettra d’évaluer et de guider les actions à mettre en oeuvre tout au long de l’exécution de la tâche en vue d’atteindre le but poursuivi.
La planification consiste à élaborer un plan des actions à effectuer pour atteindre le but poursuivi par la tâche. Il s’agit pour l’élève, dans un premier temps, d’envisager des scénarios ou des plans d’action susceptibles de mener vers une solution satisfaisante puis, dans un second temps, de déterminer et d’appliquer celui qui est le plus approprié et le plus efficace.
Le contrôle permet à l’élève de surveiller et d’évaluer le cours des travaux qu’il effectue et les résultats qu’il obtient à l’égard du but poursuivi. Il s’agit en fait d’un contrôle qui repose sur une réflexion dans l’action. Il servira à l’élève de point de référence pour l’adaptation de ses actions en vue de l’atteinte du but poursuivi par la tâche.
La régulation a pour objectif d’utiliser les informations recueillies à l’aide des quatre stratégies pour adapter et ajuster les actions nécessaires pour atteindre le but poursuivi par la tâche.
Référentiel d'intervention en mathématique, Ministère de l'Éducation et de l'Enseignement supérieur, 2019.
L'art de questionner de façon efficace, Division du rendement des élèves pour soutenir le leadership et l’efficacité de l’enseignement dans les écoles de l’Ontario http://transitionm3.ca/wp-content/uploads/2015/06/M4_onglet6_remplVideo1ObserQuestInvest_Art-de-questionner-monographie.pdf, 2011.
Progression des apprentissages en mathématique au primaire, Ministère de l'Éducation, du Loisir et du Sport, 2009.
Cadre d'évaluation des apprentissages en mathématique au primaire, Ministère de l'Éducation, du Loisir et du Sport, 2011.
En résolution de problème, pas de problèmes, de Boeck, 2013.
Métacognition et apprentissage/Les stratégies métacognitives, EduTech Wiki.
Autres lectures pour alimenter la réflexion
Les trois systèmes de la pensée. https://knowledgeone.ca/les-3-vitesses-de-la-pensee/?lang=fr